package com.springboot.java.design.sort;

/**
 *  归并排序  利用分而治之的思想，通常使用递归实现
 *      可以实现大数据量下的快速排序
 */
public class MergeSort {

    public static void main(String[] args) {

        int[] arr = new int[]{4,3,6,1,8,2,0};

        //arr = mergeSort(arr);

        mergeSort(arr, arr.length);

        for (int i : arr) {
            System.out.println(i);
        }
    }

    /**
     *  归并排序方法    占用额外空间  并不理想
     * @param a   数组
     * @return
     */
    public static int[] mergeSort(int[] a){

        if(a.length == 1){
            return a;
        }

        // 将数组分成两份
        int mod = a.length /2;
        // 递归调用mergeSort是将数组不断拆分

        int[] a1 = mergeSort(copy(a, 0, mod));
        int[] a2 = mergeSort(copy(a, mod, a.length));

        return merge(a1,a2);
    }

    /**
     *  合并并排序两个数组
     * @param a
     * @param b
     * @return
     */
    public static int[] merge(int[]a, int[] b){

        // 临时数组 用于记录排序后的数组
        int[] temp = new int[a.length + b.length];

        // 退出递归条件  也就是合并只有一个元素的两个数组
        if(a.length == 1 && b.length == 1){
            // 拆到最后了 只剩两个元素
            if(a[0] > b[0]){
                temp[0] = b[0];
                temp[1] = a[0];
            }else {
                temp[0] = a[0];
                temp[1] = b[0];
            }
            return temp;
        }

        // 合并有多个元素的两个数组
        // x 是临时数组的索引 i 是 数组a的索引  j 是数组b的索引
        int x = 0 , i = 0, j = 0;
        for (; i < a.length; i++) {
            for (; j < b.length; j++) {

                if(a[i] > b[j]){
                    temp[x++] = b[j];
                    if(j == b.length-1){
                        // 说明b数组已经遍历完放到temp数组了  而此时 a数组有可能还有没遍历的
                        for (; i < a.length ; i++) {
                            temp[x++] = a[i];
                        }
                    }
                }else {
                    // 如果 a数组的最小元素 小于 b数组的最小元素的话 继续拿a数组的最小元素比较
                    temp[x++] = a[i];
                    break;
                }

            }
        }

        // 经过上面的循环 可能会出现数组b中剩下的情况
        for (; j < b.length ; j++) {
            temp[x++] = b[j];
        }

        return temp;
    }

    public static int[] copy(int[] a , int offset, int end){

        int[] temp = new int[end - offset];

        int x = 0;
        while (offset < end){
            temp[x++] = a[offset++];
        }
        return temp;
    }


    public static void printArr(int[] a){
        for (int i = 0; i < a.length; i++) {
            System.out.println(a[i]);
        }
        System.out.println();
    }


    // 归并排序算法, a是数组，n表示数组大小
    public static void mergeSort(int[] a, int n) {
        mergeSortInternally(a, 0, n-1);
    }

    // 递归调用函数
    private static void mergeSortInternally(int[] a, int p, int r) {
        // 递归终止条件
        if (p >= r) return;

        // 取p到r之间的中间位置q,防止（p+r）的和超过int类型最大值
        int q = p + (r - p)/2;
        // 分治递归
        mergeSortInternally(a, p, q);
        mergeSortInternally(a, q+1, r);

        // 将A[p...q]和A[q+1...r]合并为A[p...r]
        merge(a, p, q, r);
    }

    private static void merge(int[] a, int p, int q, int r) {
        int i = p;
        int j = q+1;
        int k = 0; // 初始化变量i, j, k
        int[] tmp = new int[r-p+1]; // 申请一个大小跟a[p...r]一样的临时数组
        while (i<=q && j<=r) {
            if (a[i] <= a[j]) {
                tmp[k++] = a[i++]; // i++等于i:=i+1
            } else {
                tmp[k++] = a[j++];
            }
        }

        // 判断哪个子数组中有剩余的数据
        int start = i;
        int end = q;
        if (j <= r) {
            start = j;
            end = r;
        }

        // 将剩余的数据拷贝到临时数组tmp
        while (start <= end) {
            tmp[k++] = a[start++];
        }

        // 将tmp中的数组拷贝回a[p...r]
        for (i = 0; i <= r-p; ++i) {
            a[p+i] = tmp[i];
        }
    }

    /**
     * 合并(哨兵)
     *
     * @param arr
     * @param p
     * @param q
     * @param r
     */
    private static void mergeBySentry(int[] arr, int p, int q, int r) {
        int[] leftArr = new int[q - p + 2];
        int[] rightArr = new int[r - q + 1];

        for (int i = 0; i <= q - p; i++) {
            leftArr[i] = arr[p + i];
        }
        // 第一个数组添加哨兵（最大值）
        leftArr[q - p + 1] = Integer.MAX_VALUE;

        for (int i = 0; i < r - q; i++) {
            rightArr[i] = arr[q + 1 + i];
        }
        // 第二个数组添加哨兵（最大值）
        rightArr[r-q] = Integer.MAX_VALUE;

        int i = 0;
        int j = 0;
        int k = p;
        while (k <= r) {
            // 当左边数组到达哨兵值时，i不再增加，直到右边数组读取完剩余值，同理右边数组也一样
            if (leftArr[i] <= rightArr[j]) {
                arr[k++] = leftArr[i++];
            } else {
                arr[k++] = rightArr[j++];
            }
        }
    }


}
